压裂液返排处理.pptx

日处理500m3油井压裂返排液系统处理设计方案成都净水源环保科技有限公司是一家以环保节能、净水、污水处理设备开发研究、生产、销售、售后服务为一体的实业公司。

并同国内外许多公司,如陶氏、海德能、膜天、富莱克等公司有良好、长期的合作关系。

公司向来以精湛的技术和优良的品质及一流的售后服务赢得广大用户的信赖和好评，从而树立良好的企业形象，成为业界中一颗灿烂的明珠.公司位于西南政治经济交流中心——成都，下设装配分厂和新技术研发中心。

研发中心独立开发、设计试验各类水处理和污水设备,以净水、污水设备为核心，开发有净水系列微电脑离子交换器和膜过滤设备、RO纯水设备及EDI高纯水设备；污水系列有一体化污水设备、MBR 生物膜反应设备、曝气过滤池系统、高难度污水设备、垃圾液处理回收系统、消毒设备等污水处理成套设备和行业内的污水治理营运。

公司愿与广大环保界的朋友和需求者一起真诚合作，共同努力,为我国环保事业发展做出贡献.公司真诚地为用户提供最优质的产品,最合理的价格，最满意的服务。

我公司拥有一支事业心强、技术全面、经验丰富的科研队伍和施工队伍，近年来，在社会净水和污水处理行业得到很高的评价,还同国内知名科研院有着密切合作，积极关注和追踪世界先进技术，积累和发展自身的技术储备,使企业始终处于同行业的技术前沿，达到所治理的工程“设计先进，运行稳定、可靠，综合费用低，达到设计标准”的最佳效果。

让每一个用户满意、放心是我们公司最大的心愿！公司经历了从起初单一过滤、软化、纯水、高纯水、生活净化水等净水设备的供应；经过团队长期的不懈努力和拼搏如今公司迈入了电镀废水、医院废水、学校污水、制药废水、食品废水、市政污水、煤矿污水、生活废水等污水处理的设计、设备供应、安装调试一体的工程项目总承包的行列.并对自来水站、地下水处理、回用水等给水工程和对工业循环水处理设备的设计安装调试都有重大突破；对高难度污水处理(垃圾渗透液等）和污水工艺升华改造的管理都有相关的经验一．压裂液概述压裂液是油气井增产的主要措施之一，为各油田普遍采用.常规压裂施工所采用的压裂液体系,以水基压裂液为主压裂施工后所产生的压裂废液主要来源于两个方面：一是施工前后采用活性水洗井作业产生的大量洗井废水；另一个方面就是压裂施工完成后从井筒返排出来的压裂破胶液，以及施工剩余的压裂原胶液(基液)。

压裂返排液的危害及其回收处理方法研究作者：刘明来源：《中国科技博览》2015年第24期[摘要]通过对油气井进行压裂是当前各大油气田稳产增产的主要措施之一。

但是在油气井增产的同时，压裂作业过程中产生的返排液已成为当前油田水体主要污染源之一，若这些废液直接外排出去，毕竟会给井场生态环境造成极大危害，严重影响企业生产与社会形象，因此如何解决好这些废压裂液也是油田当下一项重要的工作。

本文阐述了压裂返排液的危害和治理现状，通过对油田剩余压裂液中污染物组成的分析，以及污染问题的严重性，提出了一些回收处理再利用技术方案，从而为促进油田压裂返排液处理再利用研究提供一定的思路，促进油田节能减排工艺的进步。

[关键词]压裂作业废压裂液危害处理方案中图分类号：TE357 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）24-0035-01压裂作业是油气田开采过程中的一个重要环节，通过压裂来改善油气井产能等问题，对于油田老区油井挖潜增效、新井试油和单井增产中发挥着十分重要的作用，然而压裂技术的应用也使的油气井在压裂过程中不可避免的产生废液，主要有返排压裂液和施工剩余的压裂液，同样的压裂作业过程中产生的返排废液也成了油田开采过程中一个不容忽视的污染源，对井场所在地周围的生态环境有着极大的危害，因此深入研究分析压裂返排液的回收处理再利用方法，对于企业减少污染物排放与企业降本增效具有重要意义。

一、压裂作业流程和废压裂液的产生当前油田主要应用的水力压裂工艺就是通过在地面采用高压大排量的泵，依据液体传压的原理，向油层注入以大于油层的吸收能力压力的压裂液，然后逐渐升高井筒内压力，从而在井底产生高压，当此压力大于井壁附近的地应力和地层岩石的抗张强度时，井底附近地层便会产生裂缝，然后继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝随之继续延伸同时填以支撑剂，关井后裂缝闭合在支撑剂上，在井底附近地层内从而形成填砂裂缝，通过其一定的高导流能力和几何尺寸的特性，是以达到增产增注的目的。

压裂返排液回⽤技术简介压裂返排液重复利⽤处理技术简介⼀、前⾔在油⽥⽣产过程中，为了提⾼产量，需要对⽣产井采取各种措施，压裂是其中⼀种，压裂后⼜⼤量的液体排除地⾯，如果处理不当会对环境产⽣污染。

⽬前最主要的处理⽅法是处理后回注，这样处理会产⽣⼤量的固体废物，同样造成⼆次污染；由于国家对环保要求越来越严格，因此零排放，零污染应该是今后压裂返排液处理的⽅向。

根据这⼀的思路我们对压裂返排液做了⼤量的试验⼯作，由于返排液中含有对压裂液有⽤的组份，因此返排液重复利⽤配压裂液是最经济有效的⽅法，因此，试验重点是压裂返排液回⽤试验。

⼆、研究思路压裂液⾥边添加很多化学添加剂，加上地层⽔中部分有害离⼦，压裂返排液不能直接⽤来配压裂液。

必须通过物理或者化学的⽅法将对配制压裂液有害的组份除去、或者屏蔽掉，将有⽤的组份保留。

有害组份是影响配胶、交联的⼀些组份，⽐如⾼价离⼦、硼和细菌等，针对这些组份，我们做了⼤量的试验⼯作，研制除了⼀套⾏之有效的处理⽅法。

该技术可⼀次性除去对配胶有影响的组份，⾼价离⼦和硼。

通过⼤量实验成功研制出了可⼀次除去硼、⾼价离⼦的及悬浮物的药剂FT-01。

三、处理⼯艺该技术采⽤独特处理药剂，可在普通的污⽔处理⼯艺中应⽤，凡具有污⽔处理的场合就可以正常使⽤，不需要另添加其他额外处理设备，该技术⼀次加药搅拌即可除去钙、镁、硼等对配制压裂液有害成分，操作简单易⾏、运⾏可靠平稳，处理⼯艺流程如下：压裂返排液，加药搅拌，沉降分离，过滤，配液⽔。

处理⼯艺说明：返排液加⼊带有搅拌器的反应罐中，加药、调PH，搅拌搅拌时间5-10分钟，静⽌沉降，上清液打⼊过滤罐过滤，下边沉淀部分进⼊固液分离，分后固体另处理，污⽔进⼊过滤罐过滤，过滤后清⽔调PH值后即可作为压裂液配制⽔，进⾏压裂液配制。

压裂返排液室内处理实验照⽚：四、压裂液配制压裂返排液返排地⾯后，⾸先加药处理，处理后的返排液可以直接配压裂液，配制⽅式和清⽔配制完全⼀致，⽤该处理⽔配制出的压裂液完全达到清⽔配制压裂液各项性能。

新疆油田压裂返排液处理技术摘要：进入新时代以来，社会的快速发展，推动了我国科学技术的不断进步。

目前“水平井+体积压裂”已经成为新疆油田公司增储上产的主要开发模式，随着该开发模式的广泛应用，压裂返排液的处理成为亟待解决的问题。

为了提高压裂返排液中胍胶和无机盐等有效成分的利用率，同时降低采油厂处理站的处理难度，从复配压裂液和回注油层两个方面进行考虑，分别采用“除油—沉降—杀菌”处理工艺和“氧化破胶—混凝沉降—过滤”处理工艺对压裂返排液进行处理。

通过检测两种工艺处理后的水质，证明两种工艺处理后的压裂返排液能够满足SY/T6376—2008《压裂液通用技术条件》、Q/SY02012—2016《压裂酸化返排液处理技术规范》、Q/SY0030—2015《油田注入水分级水质指标》，从而实现了新疆油田压裂返排液的有效循环利用，降低了企业的用水成本。

关键词：新疆油田；压裂返排液；处理技术；回注；复配压裂液引言随着科技的进步，人们活动范围越来越大，对于自然的破坏越来越剧烈，污染也越来越严重，在采油的过程中，反排液是会对自然造成极大的污染的液体，这种液体非常黏稠，富含盐量，是一种影响非常大的污染液。

现阶段，我国很多开采油田的企业都有相应的处理措施，就是将反排液处理的，并通过常规工艺处理注水。

该过程在回流分离过程中没有设置特殊和复杂的组件，导致回流的适应性差。

当原水回流量大时，对现有处理系统影响较大，严重导致系统关闭。

油田回流液保持其对液态组分压裂液的影响。

“保留其对压裂液配液有用的成份，定点清除有害成份，全部处理后，能直接回用配液”的特殊工艺。

这种技术将反排液进行处理，能够有效的解决污染问题，最大限度地减少回流液的容量，降低白酒的成本。

中国非常规油气资源和大型压裂工程，循环水资源，实现零排放效应，降低压裂作业综合成本的最佳途径具有重要的经济价值和环境意义。

1新疆油田压裂返排液处理方式“水平井+体积压裂”开发模式的特点之一是只采不注，且配置压裂工作液时需要大量清水，未来5年，压裂配液最大引入清水量预计将达到300×104m3/a。

压裂返排液的处理流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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287国内的大部分油气田都属于低渗透储藏，同时部分高渗透储藏由于长期开采，储层压力降低裂缝趋于闭合，剩余油开采困难，为了提高开采效率和产能，需要进行储层改造，因此压裂作业对于油气田开发至关重要。

但压裂使用携砂液多为化学成分复杂的液体，在返排后不加工处理直接排放极易造成环境污染，同时造成经济损失。

现今国内外常用的压裂返排液处理方式有物理处理方式、化学处理方式和生物处理方式。

通过相应的处理达到排放的环保要求或能再次利用，从而实现环境保护，提升经济效益。

1 物理处理方式常用的物理处理方式有液体絮凝、高分子膜分离、射流气浮法，下面将三种主要方式逐一介绍。

1.1 液体絮凝法对于深色度和高浑浊的液体，液体絮凝是最为常用的处理方式，具有操作方便、时间短、处理简易等优势，但要对处理后产生的沉淀废渣进行二次处理，但对压裂返排液处理还是较为理想的方式，根据不同的液体类型选择相适应的絮凝剂。

压裂返排液的絮凝通常通过双电层压缩、吸附电中和、吸附架桥和沉淀物网铺四种机理相互协同发生作用，通过对液体的胶体带电性和化学性质分析并选择具有突出作用的机理，从而选择出絮凝剂的方向，然后通过进一步实验，通过效果分析确定絮凝剂的最佳选择。

1.2 高分子膜分离法高分子膜分离是多学科相综合的新型流体分离氮源操作技术，在生活废水和工业废水处理方面应用较为广泛，根据其作用机理可分为：超过滤、微孔膜过滤、反渗透过滤和纳米过滤四种方式，高分子膜分离法对污废水中的COD去除率达到百分之九十以上，可以达到国家对废水排放的最新要求。

1.3 射流气浮法该方法的原理是通过污水射流泵的喷嘴喷出时，在射流器的吸入室内产生负压，让气体吸入。

液体中形成的气泡在混合阶段被搅碎成细小的气泡，通过气泡的上浮将液体中的油脂、杂质悬浮物等带到液体表面然后去除，从而实现液体净化。

该装置安装简单、维修方便具有较好的发展前景。

2 化学处理方式常用的化学处理方式为有机质氧化和液体电解两种方式。

浅谈压裂酸化返排液处理技术方法摘要：酸化技术是一种利用酸液与近井或储层中矿物反应、提高渗透率、提高油气井产量或增加注水井注入量的技术措施。

酸化施工结束后，残酸液会排至地面继而形成酸化废液。

酸化废液pH低、成分复杂，对其处理后回注储层或外排对保护环境有重要意义。

关键词：压裂酸化，返排液，处理，技术前言酸化技术是提高储层中油、气渗流能力及增加油气井产量的重要措施之一。

酸化过程是通过井眼向地层注入一种或几种酸液或酸性混合溶液，利用酸与地层或近井地带部分矿物的化学反应，溶蚀储层中孔隙或天然裂缝壁面岩石，增加孔隙和裂缝的导流能力，从而达到油气增产或注水井增注的目的。

酸化作业完成后，残酸通过注入井返排至地面，形成酸化废液。

为了提高对储层的改造效果，常将压裂与酸化过程相结合，在足以压开油气层形成裂缝或张开油层原有裂缝的压力下，对油气层酸压的一种工艺。

酸化压裂液体系由增粘剂、盐酸、有机酸等主剂及缓蚀剂、铁稳定剂、杀菌剂等组成，致使返排出的酸化压裂废液具有污染物含量高、酸性及腐蚀性强等特点，未经处理外排对环境会产生严重污染。

对其处理后回注或回配酸化压裂液是其重要出路。

1压裂酸化废液污染物的种类污染物的种类主要有以下几种：第一，压裂酸化施工中产生的废液。

其主要有压裂施工中压裂液的废液，施工过程中设备发生刺漏产生的冻胶，各种液体添加剂的残液，酸化施工中的残酸，施工后清洗罐体时产生的废水废液，尤其是用液量大的工程要求大罐数量多，产生的废液不可忽视；压裂后返排产生的废液，不同地区，不同井别的返排率在30%到85%，还有各种生活污水等；第二，压裂酸化过程中产生的固体废弃物。

比如，破胶剂使用中产生的残渣；支撑剂使用过程中产生的残渣；各种化工料的包装袋。

这些污染物处理不好，极易造成严重的环境污染；第三，因压裂酸化产生的气体污染源。

其主要包括酸化作业中盐酸挥发产生的废气、泵车造成的尾气等；第四，其他污染源。

比如，压裂酸化过程中的噪声污染；作业过程中人为产生的各种垃圾；特殊添加剂造成的污染。

油田压裂返排液的处理工艺的研究众所周知，在油田开发过程中，井下作业产生的压裂返排液是一类处理难度大的污染物。

其中含有甲醛、石油类、难降解的胍胶以及各种添加剂，使得产生的压裂返排液具有高粘度，高稳定性，高COD值的特点，导致压裂返排液排放时对环境造成了极大污染。

若处理不当，将会对企业造成极大的损失。

随着国家对石油化工领域环境保护的要求越来越严格，对压裂返排技术的需求越来越迫切，油田压裂液的处理便成为当今石油化工领域内亟待解决的问题。

标签：压裂返排液;处理;组合法;回收利用近年来，我国对石油资源的需求不断增加，随着国家对环保要求的不断提高，压裂改造后的返排液处理也成为油田开发改造过程中的重点工作。

本文针对油田压裂返排液化学试剂含量高、组分复杂、处理难度大的特点，综述了近年来物理法、化学法、生化法、组合法等压裂返排液处理工艺的研究进展，分析了各种处理工艺的优缺点，并对压裂返排液处理工艺的发展方向进行了展望，认为采用组合法处理油田压裂返排液，并对其进行资源化回收利用是压裂返排液处理工艺的发展趋势。

1.压裂返排液的特点及危害油田压裂返排液不仅含有原油、聚合有机物，还含有地层中的渗入水、各种腐生菌等，具有以下特点：（1）有机物种类多、含量大。

压裂返排液中的有机污染物主要是高浓度的瓜胶和高分子聚合物，其次还含有多种难以降解的各类添加剂;（2）粘度大，乳化程度高。

压裂返排液的粘度较高，能达到10～20mPa·s，而复合型压裂液乳化严重，排出的压裂废水粘稠，且有刺激性气味，静置沉降出水困难;（3）处理难度大。

压裂液中的各种添加剂使其具有较高的COD（化学需氧量）、TDS（总溶解固体）、TSS（总悬浮固体），处理难度较大、处理成本较高。

由于油田压裂返排液的以上特点，未经处理的压裂返排液返排到地面上，首先会对油田周围的土壤造成长期、严重污染，影响动植物的生存环境，导致生物多样性减退;其次，未经处理的压裂返排液还会大量污染周围水源，对水生生物的生长和周围居民的饮水安全产生极大的危害。

压裂返排液水处理再利用现状及进展近年来，压裂技术在页岩气、煤层气等非常规天然气勘探和开发中得到广泛应用，但压裂过程中产生的返排液水却成为了极大的难题。

返排液水中含有大量化学物质、微生物、重金属等对环境和人类健康有危害的成分，若不进行正确处理，将对环境造成不可挽回的破坏。

因此，水处理再利用已成为迫在眉睫的问题，同时也是各地勘探开发的“痛点”。

1. 压裂返排液水处理技术现状压裂返排液水主要包括地下水、压裂液、地层水等，其复杂组成对处理技术提出了严峻的挑战。

目前，压裂返排液水的处理技术主要包括物理法、化学法、生物法和复合法等。

（1）物理法处理：主要是利用膜分离、蒸发浓缩等技术将返排液水中的悬浮物、沉淀物、大分子有机物等进行分离和浓缩，分离后的液体符合排放标准。

但是其处理过程中低效、能量消耗大、废水浓缩或排放后需要进行二次处理等问题，限制了其应用。

（2）化学法处理：主要包括沉淀法、氧化还原法、离子交换法等，通过化学反应将液体中的有机、无机物分离出来。

但该方法在处理后的残渣不可避免地需要在安全处置，且消耗大量能源，如电、化学药品等。

（3）生物法处理：生物降解法是指利用微生物把有机物降解成CO2和水等无害物质的方法。

其工艺简单、成本低廉，从处理效果来看生物法可以达到对有机物的高效降解。

但是微生物降解过程受温度、pH值、含氧量等环境因素影响大，易受其他污染物影响，限制了其应用。

（4）复合法：将不同的技术手段结合起来，形成一套串联/并联、相互补充的处理工艺，可以最大化的发挥每一种处理方法的优势。

复合工艺可以根据实际情况，针对性地进行组合，使处理效果能够保证。

2. 压裂返排液水处理技术发展趋势（1）利用新型材料提高物理法处理效率：传统的物理法处理涉及过滤、沉淀和蒸发浓缩，在应对大量水处理时效率低下。

为此，研究人员提出了利用新型材料，针对不同情况，针对性提升物理法的净水效率，如改进过滤器、电解去离子、光催化技术等，这些方法能够在迅速去除压裂返排液中沉淀物、悬浮物的同时，消耗较少的能源，从而使整个处理过程更加清洁，有效降低了返排液水的污染物。

压裂返排液复配设计方案简介一、工艺流程图压裂液（130m³/h）图例：废水线污泥线药剂线曝气线含油污泥线二、工艺流程简介经过汽运拉运到污水处理厂的废水暂存于现场的储存池中，由水泵泵入预处理系统（高能氧发生器水处理系统（专利）），在该系统运行过程中分别向水中加入一定量的破乳剂、絮凝剂、助凝剂，使水中的油相破乳后与水相进一步分离，固相则在混絮凝剂的作用下迅速凝结成团，在预处理系统中将水相，油相，固相进行分离。

分离后的水相经提升泵进入阻截过滤撬，通过安装特许功能纤维，当特殊纤维遇水时，水分子与纤维表层的基团发生强电性缔合,从而在纤维表面形成较稳定的缔合水膜。

当该阻截膜浸入水中时，进行膜的水合活化。

当含油的水要透过这层水合活化的阻截膜时，来水一侧的水分子必须与膜结构中的缔合水分子发生置换透过，而油等憎水性分散质则不能与膜内缔合水发生置换而被阻截在膜外，从而实现了油水分离，水过油不过。

由于膜的表面水所严密覆裹，在工作过程中被阻截的油粒不能吸附到膜上造成污染，只能游移在膜外表面，随着被阻截的油微粒不断增加，油粒相互间发生碰撞凝聚而逐步形成较大油粒，在设定的水力条件作用下浮升，从而实现了油水分离的目标。

经过阻截过滤撬处理后的废水自流进入A2/O池，污水与回流污泥先进入厌氧池（DO<0.2mg/L）完全混合，经一定时间（1~2h）的厌氧分解，去除部分BOD，使部分含氮化合物转化成N2（反硝化作用）而释放，回流污泥中的聚磷微生物（聚磷菌等）释放出磷，满足细菌对磷的需求，然后污水流入缺氧池（DO<=0.5mg/L），池中的反硝化细菌以污水中未分解的含碳有机物为碳源，将好氧池内通过内循环回流进来的硝酸根还原为N2而释放。

接下来污水流入好氧池（DO2-4mg/L），水中的NH3-N（氨氮）进行硝化反应生成硝酸根，同时水中的有机物氧化分解供给吸磷微生物以能量，微生物从水中吸收磷，磷进入细胞组织，富集在微生物内，经沉淀分离后以富磷污泥的形式从系统中排出。

基金项目：中国石油绿色油气田污染防治及生态保护研究项目“含聚含油废液强制破胶与回用工程技术研究”（２０２１ＤＪ６６０４）。

第一作者：何柳婧，中国石油大学（北京）化学工程与环境学院２０２０级在读硕士，研究方向：水处理及资源化。

通信地址：北京市昌平区府学路１８号，１０２２９９。

Ｅ ｍａｉｌ：ｈｅｌｉｕｊｉｎｇ２０２２＠１６３．ｃｏｍ。

通讯作者：张华，２００８年毕业于中国科学院生态环境研究中心环境工程专业，博士，高级工程师，现在中国石油集团安全环保技术研究院有限公司从事污水处理与回用技术研究工作。

通信地址：北京市昌平区黄河北街１号院１号楼，１０２２０６。

Ｅ ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇ ｈｕａ＠ｃｎｐｃ．ｃｏｍ．ｃｎ。

胍胶压裂返排液特性及处理技术何柳婧１，２，３　张华１，２　谢加才１，２　王毅霖１，２（１．石油石化污染物控制与处理国家重点实验室；２．中国石油集团安全环保技术研究院有限公司；３．中国石油大学（北京））摘　要　基于胍胶压裂返排液水量大、组成复杂、黏度高等水质特性，常规处理工艺很难实现其氧化破胶和离子去除，因此亟需优化升级现有处理工艺。

文章总结了胍胶压裂液体系的构成及作用，研究了国内外压裂返排液的处理方式，通过探究返排液回注与回配处理技术的发展趋势，明确了破胶降黏对返排液处理的关键作用，建议应结合氧化破胶和离子去除，研发利用高价金属离子的类芬顿氧化剂，实现返排液的高效降黏脱稳，协同控制高价金属离子的影响，为胍胶压裂返排液高效低成本的资源化处理提供支撑。

关键词　胍胶压裂液；返排液；回注；回配；破胶降黏ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５ ３１５８．２０２３．０３．００４ 文章编号：１００５ ３１５８（２０２３）０３ ００２０ ０７犆犺犪狉犪犮狋犲狉犻狊狋犻犮狊犪狀犱犜狉犲犪狋犿犲狀狋犜犲犮犺狀狅犾狅犵犻犲狊狅犳犌狌犪狉犌狌犿犉狉犪犮狋狌狉犻狀犵犉犾狅狑犫犪犮犽犉犾狌犻犱ＨｅＬｉｕｊｉｎｇ１，２，３　ＺｈａｎｇＨｕａ１，２　ＸｉｅＪｉａｃａｉ１，２　ＷａｎｇＹｉｌｉｎ１，２（１．犛狋犪狋犲犓犲狔犔犪犫狅狉犪狋狅狉狔狅犳犘犲狋狉狅犾犲狌犿犘狅犾犾狌狋犻狅狀犆狅狀狋狉狅犾；２．犆犖犘犆犚犲狊犲犪狉犮犺犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅犳犛犪犳犲狋狔牔犈狀狏犻狉狅狀犿犲狀狋犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔；３．犆犺犻狀犪犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔狅犳犘犲狋狉狅犾犲狌犿，犅犲犻犼犻狀犵）犃犅犛犜犚犃犆犜　Ｄｕｅｔｏｔｈｅｈｉｇｈｗａｔｅｒｖｏｌｕｍｅ，ｃｏｍｐｌｅｘｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ａｎｄｈｉｇｈｖｉｓｃｏｓｉｔｙｏｆｇｕａｎｉｄｉｎｅｇｕｍｆｒａｃｔｕｒｉｎｇｂａｃｋｆｌｏｗｆｌｕｉｄ，ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｅｓｗｅｒｅｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏａｃｈｉｅｖｅｏｘｉｄｉｚｅａｎｄｉｏｎｓｒｅｍｏｖａｌ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅａｎｄｕｐｇｒａｄｅｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｅｓ．Ｔｈｉｓｓｔｕｄｙｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｇｕａｎｉｄｉｎｅｇｕｍｆｒａｃｔｕｒｉｎｇｆｌｕｉｄｓｙｓｔｅｍ，ｒｅｖｉｅｗｅｄｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓｏｆｆｒａｃｔｕｒｉｎｇｂａｃｋｆｌｏｗｆｌｕｉｄ，ａｎｄｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｏｆｂａｃｋｆｌｏｗｆｌｕｉｄｔｒｅａｔｍｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｒｅｉｎｊｅｃｔｉｏｎａｎｄｂｌｅｎｄｉｎｇ，ｄｅｆｉｎｅｄｔｈｅｋｅｙｒｏｌｅｏｆｇｅｌｂｒｅａｋｉｎｇａｎｄｖｉｓｃｏｓｉｔｙｒｅｄｕｃｉｎｇｉｎｔｈｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｂａｃｋｆｌｏｗｆｌｕｉｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｎｔｈａｔｔｈｅｏｘｉｄａｔｉｖｅｇｅｌｂｒｅａｋｉｎｇａｎｄｉｏｎｒｅｍｏｖａｌｓｈｏｕｌｄｂｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｔｏｄｅｖｅｌｏｐＦｅｎｔｏｎｌｉｋｅｏｘｉｄａｎｔｓｔｈａｔｕｔｉｌｉｚｅｈｉｇｈｖａｌｅｎｃｅｍｅｔａｌｉｏｎｓ，ａｃｈｉｅｖｅｅｆｆｉｃｉｅｎｔｖｉｓｃｏｓｉｔｙｒｅｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｆｌｏｗｂａｃｋｆｌｕｉｄ，ａｎｄｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃａｌｌｙｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆｈｉｇｈｖａｌｅｎｃｅｍｅｔａｌｉｏｎｓ，ｐｒｏｖｉｄｉｎｇｓｕｐｐｏｒｔｆｏｒｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｌｏｗ ｃｏｓｔｒｅｓｏｕｒｃｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｇｕａｎｉｄｉｎｅｇｕｍｆｒａｃｔｕｒｉｎｇｆｌｏｗｂａｃｋｆｌｕｉｄ．犓犈犢犠犗犚犇犛　ｇｕａｒｇｕｍｆｒａｃｔｕｒｉｎｇｆｌｕｉｄ；ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇｆｌｏｗｂａｃｋｆｌｕｉｄ；ｒｅｉｎｊｅｃｔｉｏｎ；ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｆｏｒｆｒａｃｔｕｒｉｎｇｆｌｕｉｄ；ｇｅｌｂｒｅａｋｉｎｇａｎｄｖｉｓｃｏｓｉｔｙｒｅｄｕｃｔｉｏｎ０　引　言压裂是油气田增产的重要措施与关键技术［１ ２］。

CNPC PetroChina, CNOOC, SinopecBarnett Marcellus Montney Horn River Haynesville Eagle Ford Woodford FayettevilleUtica NiobraraAntrim Monterey MancosNorth America•Avg. 2000+ rigsin 2009-2010•53%+ of all rigsdrill in shaleRecoverable shale gas Reserve:US –24.4 trillion m3China –36.1 trillion m3Slickwater Hydraulic Fracturing Districts in US滑溜水水力压裂区域* Some HHP on order for 2011260 台泵车, 到年底达320台泵车。

泵车台上2250BHP ，三缸泵和五缸泵，液力端4-6”。

混砂车和配液车为100桶和130桶，计算机程序控制，可从仪表车进行操控。

1st stage perf with coiled tubing第一级用连续油管射孔2nd-14 stages pump down packer, shoot perfwith wireline and frac2-14级下封隔器，用电缆射孔然后压裂f fracguard4000 ftAverage flow back 平均返排-35-50%Chemicals in Flow back water effecting hydration and crosslink time 返排水中含有的化学物质影响水化和交联时间•Iron 铁离子•Divalent salts 二价盐(ie Ca++, Mg++, Ba++)•Undissolved solids 不溶固相(turbidity 浊度)Objectives 目标•Economic 经济•remove above salts and solids 除去盐和固相•available on site 现场可用大液量，每井15140-22710m 3大排量，12.6-15.8m 3/minWhat have we learnt from Weatherford US Experience in Fracturing for Shale我们从威德福美国页岩气压裂经验中学到什么Only needed when use borate fluid200 bbl holding tankShale disperses inless 8 min in fresh water1.Hard to clean2.Erosion damage to downhole tool3.Damage to surface equipment33Curable resins are used to consolidate the pack and reduce proppant flowback.树脂砂用于强化支撑剂充填，减少支撑剂回流。

长宁-威远地区页岩气压裂返排液处理技术与应用熊颖;刘雨舟;刘友权;吴文刚;代云;陈楠【摘要】Based on the problems of disposal difficult for fracturing flow back fluid and lack of match fluid water in Changning‐Weiyuan area ,this paper analyzed the main component of shale gas fracturing fluid flowback ,and determined the key influence factors for the flowback fluid recycle .The key influence factors include bacteriaconcentration ,suspended solids concentration and high priced metal ions concentration ,etc .The recycling disposal method and skid treatment device of fracturing fluid flowback were developed bysterilization ,flocculation settlement suspended solids ,chemical precipitation high metal ions ,filtering flocs and precipitation ,etc .The device was successfully used in W204 well region .The liquid after treatment was clear and transparent ,and the water quality meets the industry standard .Then the liquid was successfully used for the construction of W204H4 platform well ,and the construction performance was stable . Therefore ,energy conservation and emission reduction has been achieved .%针对长宁‐威远地区页岩气开发存在的压裂返排液无害化处理难、现场施工配液用水缺乏等问题，分析了该地区页岩气压裂返排液的主要成分，明确了细菌、悬浮物以及高价金属离子的浓度是影响压裂返排液回用的主要因素。

气田压裂及返排工艺分析第一局部返排工艺一、放喷返排工艺过程及特点分析苏里格气田压裂放喷采用强制闭合返排工艺, 压裂停泵后20-30分钟内开始放喷返排,根据压裂工艺、管柱特点和地层的需要,放喷过程通常需要4个阶段：闭合限制阶段,放大排量阶段,压力上升阶段,间歇放喷阶段.A、闭合限制阶段：工作制度：根据压后停泵压力的大小,及压力降落情况来确定.停泵压力高, 压力降落慢的井要选择小的油嘴,反之选择大的汕嘴.现场通常用2-6mm由嘴控制,排量限制在100-200L/min.特点分析：1、由于采用前置液拌注氮气,压裂后井底附近地层空隙根本被液体占据, 短时间内液体不易与氮气和天然气混合, 液体中溶解的气量较少,所以此阶段排出物以液体为主.2、因压裂施工的欠量顶替以及压裂液剩余粘度的影响,此阶段通常有局部支撑剂被带出地面,一般在0.5m3左右.3、通常油压降落速度要高于套压降落速度,当套压高于油压1MP射,封隔器解封,油管内的液体在油套管压差和地层压力及液体的弹性能量作用下排出井筒.4、当井底压力低于裂缝闭合压力,裂缝完全闭合时,限制排量阶段结束,这个过程一般需要2-4小时.B、放大排量阶段：工作制度：通常用8-10mmfi嘴限制或畅放,排量限制在500L/min以下,以地层不出砂,放喷管线出口不见砂粒〔或检查汕嘴的磨损程度〕为限制原那么.特点分析：1、此阶段初期排出物以液体为主是塞状流,后期为气液两相流,气水同喷. 在此阶段通常都能见气点火.2、裂缝完全闭合,支撑剂受岩石应力的挤压作用被夹持在裂缝壁面内部, 能够比拟稳定的固定在一个位置上.3、此阶段油套压经历了一个先降落至零后再升高的过程〔地质条件好的井油压只降到2-3 MPa,左右〕,而且油压要先于套压上升.4、这个过程因井的类别不同,所需时间有较大差异,从几小时到十几个小时不等.5、由于气体的指进效应,裂缝和地层中的氮气和天然气向井筒运移速度要快于液体,气、液溶解度增大,进入油管内的气量增加,喷式加大,井口油压上升,流体呈气液混合状态、出口见喷势,此阶段结束.G压力上升阶段：工作制度：用6-10mrM嘴进行限制,并随着气量增大、压力上升而逐步减小油嘴.特点分析：1、阶段初期呈气液两相流,中期呈段寒流〔先是一段含液气体之后是一段含气液体〕,后期因氮气和天然气的溶解度增大,以致在流动过程中形成不了水柱,而只能在高速气流带动下以雾状形式排出井筒,呈雾状流2、油压上升到2-3 MPa以上.3、返排液量在70-80%以上,即可转入后期间放阶段.D间歇放喷阶段工作制度：由于深入地层远处的液体向油管聚集速度小于气体,返排液量减少,出气量增大,排液效率降低,那么应关并恢复,采取间开工作制度,选择4-8 mm 油嘴放喷.特点分析：1、关井时,由于油套环形空间截面积较油管流通截面积大,进入环形空间内的气量多,气体与液体进行置换后占据液体上部空间, 并在液体上部形成一定的压强而将环形空间的液体推向油管,同时,地层内液体也进入井筒.2、当井口压力上升速率较低时, 说明表压加液柱压力已接近地层压力, 地层流向井底的液体减少,这时应开井放喷；当开井后见到雾状流就应再次关井恢复.3、油管内流体的分布〔从井口到井底〕为纯气段、气液过渡带段、液体段〔含溶解气〕.开井后的第一段是纯气流,第二段是两相流〔气液过渡段,以气为主〕,第三段是塞状流〔液柱段〕,第四段为气液两相流,气水同喷,第五段为雾状流.4、从中期限制阶段到结束放喷,逐渐由油压高于套压转变为套压高于油压,当井内为纯气柱时,关井油套压根本到达平衡,液体返排率到达85犯上,并达到一、二、三类井的关井恢复数值,整个放喷过程结束..油压〔Mpa 〕.套压〔Mpa 〕累计排液量〔方〕 油压趋势线 套压趋翳线放喷时间图1 放喷返排曲线实例分析图二、影响压裂返排效果的因素分析1、压后关井时间的影响苏里格气田属于低、低压、低渗油气藏,空隙喉道细小,毛细管力大,造成 流体进入储层容易,返排困难.假设压后长时间关井,井口压力降低,滤失进地层 液体量增大,增加返排难度.2、放喷排量大小的影响返排速度增加一裂缝中流体渗流速度T 流体的流动阻力T 裂缝的压力梯度T 支撑剂回流的动力T,支撑剂回流造成裂缝导流水平降低,严重情况时井底沉 砂掩埋气层和管柱,造成油套不连通,气井不能正常生产.返排速度降低一放喷时间T 液体滤失T ,排液效率降低.携砂速度低支撑剂在井筒的沉降.3、外来流体伤害的影响表2-1 储层粘土矿物分析结果400素10-34-30放喷曲线力压OO- 8 2 OO- 4 2 cob 2 OO- 02 OO- RT OO- 2— 7 -6002 7 -6002 7 -60021-7 -6002 1-7 -6002 1-7 -6002 OO- 8 1 -6002OO- 4 1 OO- O 1OO- 02 Q0OO- RY Q0 OO- 2— Q0 -6002 -6002 -6 -609--6 -609--6 -609-OO- 8 03-6 -6002OO- 4 03-6 -6002cob 03-6 -6002oo- 02 oo- RY oo- 2— 02 -6 -609- 02 -6 -609- 02 -6 -609- oo- 8 92-6 -6002 oo- 4 92-6 -6002 oo- o 92-6 -6002oo- 02 oo- RY oo- 2— 22 -6 -609- 22 -6 -609-22 -6 -609-oo- 8 82-6 -6002oo- 4 82-6 -6002 cob 82-6 -6002oo- 02 oo- RY oo- 2— 72 72 72 -6 -609--6 -609- -6 -609- oo- 8 72-6 -6002 oo- 4 72-6 -6002 cob 72-6 -6002 oo- 02 oo- RY oo- 2— 62 -6 -609- 62 -6 -609- 62 -6 -609- oo- 8 62-6 -6002 oo- 4 62-6 -6002 cob 62-6 -6002 oo- 02 52 -6 -609-02- 71 52 -6 -609- o火火喷,三井点、井 6m换关一井累愣裁量趋势线关井喷' ,放’ 50505 20 5 o 350003250 00 2含有运移性伊利石,可能引起运移堵塞伤害.虽然不含蒙脱石,但粘土总量高,地层受外来液体长时间侵泡会产生严重的伤害4、原始地层压力和储层物性的影响苏里格气田地层压力系数一般在0.86-0.91 MPa/100 米,排驱压力一般在0.4-1.2MPa,由于地层压力系数低,排驱压力大,地层不能提供足够大的生产压差,造成流体进入储层容易,返排困难.5、压裂液破胶粘度的影响假设破胶不完全,流体粘度高,那么流体的粘滞阻力增大,造成支撑剂回流而影响裂缝的导流水平.6、气液两相流动的影响在填砂裂缝中将出现气液两相流动后,使粘滞力增加.气、液流经支撑剂的空隙喉道还会产生毛细管力和贾敏效应,成为了流动阻力,也成为支撑剂回流的动力.三、目前在放喷返排方面存在的问题1、计量不准确.2、没有实现连续放喷.3、现场放喷人员技术水平有待提升.第二局部压裂工艺一、重点答复的几个技术问题1、加砂规模优化问题由于苏里格气田属于边际气藏,加砂规模影响到压裂效果,并对投资和最终收益影响较大,因而优化加砂规模是压裂工艺技术的一个重要方面. 加砂规模主要由储层渗透率和储层厚度等参数有关, 通过气藏模拟软件,从而确定出不同气藏条件的合理缝长.图4-1不同渗透率最优半缝长及回归关系图310 270 230) 米(190长 工150110 70图4-2规模模拟结果〔气层厚度7m 〕2、导流水平优化问题对苏10块分别做了 5种渗透率等级的裂缝参数优化,根本涵盖了苏10区块 特低渗、低渗、平均渗透率及相对较高的渗透率情况,得出不同渗透率等级所需 的裂缝导流水平值.300m ,长半缝裂佳最0 00.050.10.150.2有效渗透率,md0.250.30.35R 2 = 0.99543、裂缝高度限制问题在压裂方案设计和施工过程中,都要考虑裂缝高度限制问题,这是复杂多因素的问题,而且对压裂方式选择与效果有着重要影响. 多薄层合压时,根据 层间的应力差异和小层间的物性差异进行改善纵向有效支撑的技术举措,否那么,最终可能只有局部物性相对较好的层得到改造,而损失物性差、应力高的小层的 储量,最终产量递减快,无法挖潜气层产能；分层压裂时,要根据隔层应力差值 和厚度大小来确定压裂施工的规模的参数限制.353025 m图4-4不同目的层厚度条件下分层条件计算结果〔应力差6MP&4、气层伤害限制问题针对苏10区块的物性特征、孔喉特征,分析主要伤害原因如下: 固相颗粒堵塞,降低储层和裂缝的渗透率；50图4-3不同渗透率条件下最优导流水平及回归关系图05101520目的层厚度,m105粘土膨胀与微粒运移,降低滤失区域内储层渗透率；粘土中的伊利石和高岭石易形成水锁；不合理的液量设计(包括前置液量)带来额外的伤害；破胶不彻底,或过早破胶不能及时放喷,造成支撑剂过度沉降,对裂缝导流水平伤害高,浸泡时间长对储层伤害高；5、液氮拌助比例问题由于地层压力系数低,排驱压力大(0.4-1.2Mpa),地层不能提供足够大的生产压差,造成流体进入储层容易,返排困难.因而采取了前置液拌助氮气十强制闭合返排工艺.根据苏10区块统计的压裂经验数据,前置液拌注液氮根本上能够解决低压气井的排液问题,90%Z上的压裂井都能实现压后排液一次成功,转入正常投产.表4-16、液体配方优化问题液体配方优化要同时满足储层特点、压裂工艺和返排工艺三个方面要求储层特点要求(1)该区块储层温度110c左右,井深3300m左右,属中高温中深井范畴因此,要求压裂液耐温耐剪切性能好.(2)该储层属于低孔低渗储层,孔隙喉道小,毛管阻力高；要求压裂液具有好的助排性能,快速返排；(3)储层粘土矿物总含量高,水敏性较强,要求优选优质的防膨剂或粘土稳定剂,预防粘土膨胀与微粒运移,最大限度地降低压裂液对储层的伤害；(4)该储层低孔低渗,要求压裂液具有最大限度的低伤害特性,选用优质稠化剂,尽可能降低压裂液不溶物残渣而带来的伤害；压裂工艺要求(1) 压裂液具有低滤失特性,提升压裂液效率,限制滤失量保证压裂施工成功；(2) 压裂液具有较低的摩阻.要求压裂液具有适宜的延迟交联时间,以保证尽可能低的施工泵压和较大的施工排量；(3) 要求压裂液的添加剂之间、与地层流体和岩石的配伍性好.返排工艺要求(1)、优选适当的破胶剂类型及实施方案,压后快速破胶返排,(2)、要求压裂液具有低的外表张力,有利于压裂液返排；、压裂问题井原因分析：1、压裂施工未到达设计要求,施工质量存在问题苏10-38-36 ,苏10-22-54 ,苏10-22-54 ,苏10-36-212、气测显示差,全烂值低,含气饱和度低苏10-58-58 ,苏10-46-46 ,苏10-56-29 ,苏10-28-65 ,苏10-24-21 ,苏11-9 苏10-24-41 3、含气层薄,小层分散,物性差异大,地质条件差苏10-28-53 ,苏10-46-56 ,苏10-22-40 ,苏10-44-15 ,苏10-46-40 ,苏10-1 苏11-24、压裂层遮挡条件差,裂缝形状不易优化苏10-50-28 ,苏10-54-32 ,苏10-28-65 ,苏10-46-565、新层位,需要对地层深化熟悉苏10-44-15 (太原组),苏10-32-61 (本溪组)6、地质条件较好,但方案优化有待进一步研究苏11-1 ,苏10-22-547、放喷操作不当,导致裂缝端口闭合苏10-22-528、因工程原因造成施工停止,影响压裂效果苏42-469、局部层气测显示好或中,需要从工程和地质两方面去深化熟悉苏10-32-41 ,苏10-26-42 ,苏10-26-54 ,苏10-20-21 ,苏10-28-49 ,苏10-46-52 ,苏10-48-55 ,苏11-13三、目前压裂工作存在的问题1、施工设计方面(1)、由于缺少对地应力的研究,施工规模及排量的设计在地应力剖面的纵向限制效果方面无法准确预测,施工中极有可能出现局部跨度较大的层无法全部压开,局部较薄的层缝高延伸过大的情况.(2)、多薄层合压时,由于层间的应力差异和小层间的物性差异,最终可能只有局部物性相对较好的层得到改造,而物性差、应力高的小层改造不充分,最终影响单井产能；需要进一步优化射孔方案和改善纵向有效支撑的技术举措研究.2、现场施工方面现场施工影响质量表达在压裂设备方面,主要问题有：(1)、压裂车泵头压盖刺漏,造成压裂中途停泵或换档.(2)、压裂泵车油路堵塞,造成压裂中途停泵或换档.(3)、压裂泵车上水不畅,造成施工排量损失.(4)、压裂泵车柱塞盘根刺漏,造成压裂中途停泵或换档.(5)、混砂车砂量计量不准,影响加砂程序限制.(6)、压裂车排量计量不准,影响设计参数限制.3、材料治理方面压裂材料的质量监控需要增强,压裂液材料有时存在不配伍和防膨效果差的问题.四、压裂工作下部设想根据苏10区块储层特点,今后应增强以下几方面工作.1、在压裂液的选择上,应考虑进行新类型液体试验,最大限度地降低气藏及裂缝导流水平的伤害.2、增强单井地应力剖面的研究,精细研究裂缝的垂向延伸状况,确定分层或合压的压裂方式.同时根据裂缝延伸规律确定缝高限制技术的应用、压后放喷时机与限制制度的选择.3、对于合压井层或虽然分层但同一层段内存在砂泥岩立层, 可考虑采用前置液投球分压、前置液屡次停泵等改善裂缝纵向有效支撑的技术,将由于薄互层存在造成的储量限制损失降到最低.。